Theoretical study of vortex states and superconducting properties in multi-orbital electronic system

多轨道电子系统涡旋态与超导特性的理论研究

基本信息

批准号：
21K03471
负责人：
市岡優典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

鉄系超伝導体FeSe の2回対称なネマティック超伝導の渦糸状態を主な対象とし、多軌道電子系超伝導における磁場下の渦糸状態での物性を解明することを目的に、超伝導渦糸状態の空間構造と物性について定量的理論計算を実施する手法の開発を進めている。超伝導渦糸状態の空間構造と物理量の理論計算手法は、これまで独自に開発してきた渦糸格子でのEilenberger 理論計算をベースにして研究を進め、この手法の中でネマティック超伝導の特徴を考慮できるように発展させている。前年度の研究では、超伝導ギャップの2回対称性の効果に加え、フェルミ面形状の2回対称性を考慮に入れて渦糸状態の空間構造を評価する理論計算手法を開発したが、1つのフェルミ面のみを抜き出して扱うモデルであった。しかし、実際のFeSeは複数のフェルミ面からなるため、STM実験との比較などにおいて、他のフェルミ面からの寄与の評価が検討課題となっていた。そこで、FeSeのネマティック電子状態に対する第一原理電子状態計算から得られた多軌道tight-bindingモデルによる多バンドフェルミ面と実験で観測された異方的超伝導ギャップ構造を考慮できる計算手法を開発し、渦糸まわりの局所電子状態の理論計算結果から、走査型トンネル顕微鏡で観測された渦糸像における多バンド構造の寄与を解明する研究を進めた。また、ここで開発した計算手法を応用して、銅酸化物高温超伝導体La_2-x_Sr_x_CuO_4_のフェルミ面形状を考慮したEilenberger理論計算により、渦糸格子変形に伴う自由エネルギーの変化を定量的に計算し、安定な渦糸格子形状の磁場変化を理論評価した。そして、高磁場で正方格子の方位が45度回転する転移が存在することを示し、この系におけるパルス強磁場下の超音波実験で観測された異常を説明することに成功するなど、他の系への研究の展開も進めている。

我们正在开发一种方法，用于对超导涡流状态的空间结构和物理特性进行定量理论计算，主要针对基于铁的超导向器FESE的双重列列超导超导状态，其目的是阐明基于型号的超级磁场的物理性能。基于Eilenberger的理论计算，对我们以自己的方式开发的涡度计算进行了空间结构的理论计算方法和超导涡流的物理量，并已开发出来，以允许我们考虑这种方法中的nemantic超导性的特征。在往年的研究中，我们开发了一种理论计算方法，该方法评估了涡旋状态的空间结构，这些方法考虑了超导间隙的两倍对称性的影响，以及费米表面形状的两倍对称性，但该模型仅用于提取一个费米表面。但是，由于实际的FESE由多个费米方面组成，因此对其他费米方面的贡献进行评估是在将它们与STM实验进行比较时要考虑的挑战。 Therefore, we developed a calculation method that can take into account the multiband Fermi surface using a multi-orbital tight-binding model obtained from the first-principles electronic state calculation for the nematic electronic state of FeSe and the anisotropic superconducting gap structure observed in the experiment, and conducted research to clarify the contribution of the multiband structure in the vortex image observed with a scanning tunneling microscope from the涡旋纱周围局部电子状态的理论计算结果。 Furthermore, by applying the calculation method developed here, the change in free energy associated with vortex lattice deformation was quantitatively calculated by Eilenberger theory calculation taking into account the Fermi surface shape of the copper oxide high-temperature superconductor La_2-x_Sr_x_CuO_4_, and theoretically evaluated the magnetic field change of the stable vortex lattice shape.此外，正在开发对其他系统的研究，例如表明正方形晶格的方向在高磁场处旋转45度，并成功地解释了该系统中脉冲强磁场下超声实验中观察到的异常。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Evidence for a Square-Square Vortex Lattice Transition in a High-Tc Cuprate Superconductor

高温铜酸盐超导体中方-方涡旋晶格转变的证据

DOI：
10.1103/physrevlett.129.067001
发表时间：
2022
期刊：
Physical Review Letters
影响因子：
8.6
作者：
Campbell D.J.;Frachet M.;Benhabib S.;Gilmutdinov I.;Proust C.;Kurosawa T.;Momono N.;Oda M.;Horio M.;Kramer K.;Chang J.;Ichioka M.;LeBoeuf D.
通讯作者：
LeBoeuf D.

ネマティック超伝導体FeSeの渦糸電子状態についての理論評価

向列型超导体 FeSe 涡旋电子态的理论评估